Jahresbericht 2019

Fachbereich Betriebsfestigkeit

Hier leistet das Fraunhofer LBF seit mehr als achtzig Jahren überzeugende Arbeit: Die Mobilitätsindustrie, der Maschinen- und Anlagenbau oder die Erneuerbaren Energien profitieren von gleichermaßen leichten und für die gesamte Betriebs- und Nutzungsphase sicher und zuverlässig gestalteten Produkten. Wir haben mit dem 8-Stufen Blockprogramm von Ernst Gaßner einen wichtigen Teil in der Geschichte der Betriebsfestigkeit geschrieben. Heute verknüpfen wir die modernsten numerischen, messtechnischen und experimentellen Verfahren der Betriebsfestigkeit zu einer Lösungsqualität, die unserem Anspruch entspricht: »Wir machen Leichtbau. Zuverlässig.«

Methoden und Verfahren zur lebensdauerorientierten Bemessung von Strukturen und der Nachweis von Sicherheit und struktureller Integrität sind unsere Kernkompetenzen. Diese finden Sie in erfolgreichen Produkten, in Werkstoff- und Bauteilinnovationen sowie in neuartigen Prozessen wie z. B. in der Additiven Fertigung.

Im Zuge der Digitalisierung werden diese Kernkompetenzen um leistungsfähige Instrumente der cyber- physischen Simulation und einer vom LCF- bis hin zum VHCF-Regime durchgängigen Beschreibung zyklischer Werkstoffeigenschaften erweitert.

Mit hoher Anwendungsorientierung forschen und arbeiten wir für die lebensdauerorientierte Gestaltung sicherer Bauteile, Baugruppen und Systeme im Straßen- und Schienenfahrzeugbau, in der Schifffahrt, in der Luftfahrt, aber auch im Kranbau oder für Windenergieanlagen.

Vom Werkstoff bis zur kompletten Struktur – unsere beiden Abteilungen sind spezialisiert und unterstützen Sie fachmännisch.

Werkstoffe und Bauteile:

• Betriebsfestigkeit von metallischen Werkstoffen und Bauteilen unter zyklischer Schwingbelastung mit konstanten und variablen Lastamplituden.
• Entwicklung und Anwendung numerischer Methoden zur Bauteilbemessung unter Berücksichtigung von Ferti- gungseigenschaften und Oberflächennachbehandlung.
• Effiziente Ermittlung der Schwingfestigkeit von Bau- teilen und statistische Auswertung von Wöhler- und Gaßnerlinien.
• Angepasste Prüftechnik für Kleinlastprüfungen mit hochgenauer, reproduzierbarer Kraft- und Wegvorgabe.
• Schwingfestigkeit von Werkstoffen und Bauteilen unter der Einwirkung von aggressiven Medien wie z. B. Kraft- stoffe, korrosive wässrige Lösungen oder Wasserstoff.

Baugruppen und Systeme:

• Charakterisierung von Gummi- / Metallbauteilen, Ermittlung der Betriebsfestigkeit.
• Numerische Elastomermodelle, quantitative Belegung mit Daten aus dem Versuch.
• Beschreibung komplexer Kinematiken mittels Mehrkörpersimulation (MKS), Aufbau und Verifikation entsprechender Modelle bis zum Gesamtfahrzeug.
• Ableitung zeitgeraffter Versuchsprogramme für die Laborerprobung (Basis: gemessene Last-Zeitreihen).
• Multiaxiale Laborprüfungen für Baugruppen / Systeme (lasttragende Komponenten, u. a. radführende und rotierende Fahrwerkssysteme).
• Konzeption, Entwicklung und Durchführung an- gepasster Erprobungsumfänge inkl. Aufbau notwendiger Spezialprüfstände.
• Betriebslastennachfahrversuche, Absicherung der Betriebsfestigkeit von Baugruppen / Systemen.